在研究风沙流动方面,光滑粒子流体动力学方法(SPH)的无网格性有着独有的优势。利用SPH方法研究风沙流动时,需要将整个计算区域离散成数量庞大的单个粒子,因此计算规模大、计算效率低。为提高SPH方法的计算效率,采用支持并行计算的CUDA平台,利用GPU大规模并行计算技术,实现SPH方法数值模拟时的加速运算。以二维气沙两相耦合模型作为数值算例,利用GPU并行计算详细分析颗粒群的运动规律。比较在不同粒子数下CPU与GPU的计算效率以及GPU线程数对计算效率的影响。对所得结果进行统计分析后,得到了单颗沙粒的典型抛物线形和变异的跃移轨迹。模拟结果证明SPH-GPU并行计算技术能够应用在风沙流结构的数值模拟研究中。

采用喷油方式进行润滑的星形人字齿轮箱内的流场分布非常复杂,针对其流动仿真分析存在很多困难。基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立了喷油润滑的星形人字齿轮箱内流场粒子仿真模型,获得了齿轮箱内不同截面位置处的油气两相分布特性,对比分析了不同齿轮转速和喷油速度条件下的流场油液分布和速度分布。结果表明,油液在齿轮轴方向上不同截面位置处滑油流场分布有明显不同,齿轮箱中间截面位置处分布的油液量最多,且在太阳轮、行星轮与喷油口之间的区域出现了局部涡流现象;齿轮转速和喷油速度对齿轮箱内的油液分布均有较大影响。